基于离子液体动态修饰的毛细管电泳法对环境污染物检测的研究

发布时间：2019-05-08 16:43

【摘要】：随着信息时代的蓬勃发展,催生了一大批新科学技术的诞生,极大推动了现代工业的发展,伴随着越来越多新材料、新产品产生的是各种新型的环境污染物,这些污染物往往成分复杂,难以降解,生物危害性大。随着人类对环境污染物的认知和研究的深入,各类环境污染物在环境中的毒害作用等方面的研究受到了极大的关注。研究建立更加快速、准确和简便的分析方法成为一种新趋势,而对各环境介质中污染物的种类和含量的灵敏准确检测也具有重要意义。毛细管电泳技术以高压电场为驱动,通过目标物在毛细管内淌度或分配系数的差别而实现快速、高效分离的技术。如今,毛细管电泳技术因其简单、高效、样品量少等特点,广泛运用在农业、生命科学、环境等各领域中。同时,为了扩展其应用的范围,各种新型的材料也被应用于毛细管电泳技术,其能够作为背景添加剂或毛细管修饰物并有效提高毛细管的分离效率。离子液体作为一种新型的"绿色溶剂",由于其低挥发、易回收利用等特点而受到广泛的关注。同时,离子液体又是一类良好的毛细管电泳添加剂,由于其阳离子能够与毛细管内壁硅羟基通过静电作用、氢键作用等结合,并能够根据分离的需要合成具有特定官能团的离子液体,在毛细管电泳过程中形成准固定相,有效减小电渗流强度,增加目标分析物间的分离度。本文研究并建立了一系列快速、灵敏的基于离子液体动态修饰的毛细管电泳法用于分离检测环境污染物的方法。探讨了离子液体设计策略,离子液体的种类对分离效果的影响,目标分析物、毛细管内壁硅羟基及离子液体间的作用机制,扩展了离子液体动态修饰毛细管方法的理论,为提高毛细管电泳的分离效率提供了新的策略。这类方法能够有效用于多种环境污染物的分析,并在环境污染物的分析领域具有良好的应用前景。本文主要有以下四部分:1绪论(第一章)该章对环境污染物的污染现状、来源、危害及常用的检测手段进行了概述,还总结了毛细管电泳技术特点和涂层技术,最后总结了离子液体的特点、应用以及其在毛细管电泳技术中应用的优势。2基于离子液体动态修饰的毛细管电泳-电化学检测方法对四环素类抗生素物质的分离与检测研究(第二章)四环素类抗生素是一类广谱抗生素,因其被在养殖业、医药方面的大量使用,导致这类物质在生物体内富集或以其他方式被带入无机环境中,因而其在生态环境中的潜在危害已经不容忽视。本章合成了一种功能化环糊精离子液体作为毛细管电泳添加剂,这种离子液体能够有效应用于四环素类抗生素物质(四环素、土霉素、金霉素、强力霉素)的分离。同时,这种环糊精离子液体不仅水溶性比环糊精好,还兼具离子液体和环糊精的特性。其中的环糊精结构能够与四环素类抗生素物质形成包合络合物,咪唑阳离子结构则能够与毛细管内硅羟基结合,有效降低电渗流强度,在不同作用力作用下,使得目标分析物的分离度增加。通过对分离条件的优化,包括环糊精离子液体的浓度,pH值和运行缓冲液的浓度等条件,最终选择最优分离条件为20 mmol/Lβ-CD-IL,10 mmol/L pH 7.2的Na2HP04-KH2pO4的缓冲溶液作为流动相,实现了对四环素类物质的基线分离。并能够用于对实际水体中的四环素类物质的分析,具有良好的稳定性和重现性,在环境污染物的分析中具有良好的应用前景。3基于双阳离子型离子液体动态修饰毛细管电泳-电化学检测方法对双酚类物质的分离与检测研究(第三章)环境内分泌干扰物是一类干扰生物体内的正常行为、生殖及发育相关的外源性物质。作为一种新型污染物,其具有极大的潜在环境危害,对生物的内分泌系统、神经系统、免疫系统产生影响。我们根据双酚类物质化学结构特点而设计与选择了一种双阳离子型离子液体,将其作为添加剂应用于毛细管电泳-电化学检测方法(CE-ED)中,以分离双酚A、双酚B、双酚F、双酚AP等几种环境内分泌干扰物。离子液体能够有效降低电渗流强度,增加四种物质的分离度,使得这类物质得到快速的分离检测。通过对分离过程中的几个影响因素的优化,如离子液体的浓度,pH值等,分离效率得到了明显的改善。选择添加2mmol/L离子液体,40 mmol/L pH 10.0的硼砂的缓冲溶液作为运行缓冲液,实现了对双酚类物质的基线分离。并能够用于对实际水体中的双酚类物质的分析,具有良好的稳定性和重现性,在环境污染物的分析中具有良好的应用前景。4基于离子液体动态修饰毛细管电泳-电化学检测方法对除草剂类物质的分离与检测研究(第四章)敌草隆,灭草隆和绿谷隆是一类取代脲类除草剂,可有效用于防治杂草及藻类,被广泛用于农业生产中。但由于其化学性质稳定,能在环境中长时间存在,是一类持久性有机污染物,也具有潜在的环境危害。这类除草剂能在生物体内富集,对哺乳动物、鸟类等均具有毒性作用。因此,开发快速准确检测除草剂在环境及生物体内的方法,具有重要的现实意义。本章研究并建立了一种高效简便的离子液体动态修饰毛细管电泳的方法对上述除草剂进行分离检测。该方法利用季铵盐型离子液体与毛细管壁及分析物之间的作用力,降低电渗流强度,有效实现目标分析物的分离与分析。在本实验中,季铵盐型的离子液体作为毛细管电泳添加剂,能够有效的改善毛细管内电渗流强度提高分离效率。该方法能够有效实现对环境中除草剂的检测,并具有良好的稳定性和重现性,在环境污染物检测中具有优良的应用前景。
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【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O658.9;X830.2

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